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(共27张PPT)
化 学 反 应 的 限 度
科学史话
反应物不能完全转化为生成物
炼铁高炉尾气之谜
反应可以逆向进行
C + O2 CO2
点燃
C + CO2 2CO
高温
Fe2O3 +3CO 2Fe + 3CO2
高温
CO为什么反应不完？
太浪费了
复习：
可逆反应：
在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
一、化学反应的限度
1. 定义：可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度
思考1：可逆反应刚开始时，浓度、速率有什么特点？
反应物浓度：
生成物浓度：
正反应速率ν(正)：
逆反应速率ν(逆)：
最大
0
最大
0
反应速率
ν(正)
ν(逆)
t1
时间（t）
0
思考2：可逆反应过程中，浓度、速率有什么特点？
反应物浓度：
生成物浓度：
减小
增大
减小
增大
正反应速率ν(正)：
逆反应速率ν(逆)：
反应速率
t1
时间（t）
0
ν(正)
ν(逆)
化学平衡
2. 化学平衡状态(化学平衡)
(1)定义：
0~t1：
t1：
反应速率
ν(正)
ν(逆)
t1
时间（t）
0
当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变。
ν(正) > ν(逆)
ν(正) = ν(逆)
3. 化学平衡特征
逆
研究对象：可逆反应
等
达到化学平衡时，同种物质正、逆反应速率相等， 即ν(正) = ν(逆) > 0
动
动态平衡，ν(正) = ν(逆) ≠ 0
定
达到化学平衡时，混合物中各组分的浓度不再改变
变
外界条件改变时，原平衡状态将被破坏，在新条件下建立新的平衡
(注：浓度不一定相等或成比例)
二、化学平衡状态的判断
1. 对于同一物质而言，物质的生成速率等于消耗速率。
例：X(g) + 2Y(g) Z(g)
单位时间内，生成1mol X的同时消耗1mol X的速率。
直接标志——“正逆反应速率相等”
二、化学平衡状态的判断
2. 对于不同物质而言，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。
单位时间内，生成1mol X的同时生成2mol Y的速率。
单位时间内，生成1mol X的同时生成1mol Z的速率。
×
√
例：X(g) + 2Y(g) Z(g)
直接标志——“正逆反应速率相等”
3. 对同一物质而言，同一时间内断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
二、化学平衡状态的判断
N2 + 3H2 2NH3
例：一定条件下，可逆反应
单位时间内，1个 N≡N 键断裂的同时，有 N≡N 键形成。
1个
直接标志——“正逆反应速率相等”
N2 + 3H2 2NH3
例：一定条件下，可逆反应
单位时间内，有1个 N≡N 键断裂的同时，有 个N─H键
。
6
断裂
4. 对于不同物质而言，同一时间内断裂或形成化学键的物质的量比为化学计量数之比，但必须表示不同方向。
二、化学平衡状态的判断
直接标志——“正逆反应速率相等”
二、化学平衡状态的判断
间接标志——“变量不变”
1. 混合物中各组分的浓度、物质的量分数、质量分数、体积分数(气体参加反应)保持不变。
2. 对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，体系中颜色保持不变。
3. 在其他条件不变的情况下，体系温度一定时，达到化学平衡。
如 H2(g) + I2(g) = 2HI(g)
二、化学平衡状态的判断
间接标志——“变量不变”
4. 反应前后气体的化学计量数不相等时，反应体系的总压强不随时间的改变而变化。(只适用于反应前后气体体积不等的反应)
举例反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 压强(其他条件一定)
①m+n ≠ p+q 时，总压强不变。
平衡
②m+n = p+q 时，总压强不变。
不一定
平衡
例：可逆反应2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在容积固定的密闭容器中进行，混合气体的压强不再改变的状态， (填“能”或“不能”)作为达到平衡状态的标志。
能
二、化学平衡状态的判断
间接标志——“变量不变”
5. 参加反应的全是气体、反应前后化学计量数不同的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。
举例反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 混合气体的平均相对分子质量
平衡
不一定
平衡
①m+n ≠ p+q 时， 一定。
M
②m+n = p+q 时， 一定。
M
例：可逆反应2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在容积固定的密闭容器中进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，
(填“能”或“不能”)作为达到平衡状态的标志。
能
二、化学平衡状态的判断
间接标志——“变量不变”
举例反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
混合气体的密度
①恒容
6. 混合气体的密度
恒容时，ρ是定值，ρ不变时不一定为平衡状态。
二、化学平衡状态的判断
间接标志——“变量不变”
6. 混合气体的密度
举例反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 混合气体的密度
平衡
不一定
平衡
①m+n ≠ p+q 时，ρ一定。
②m+n = p+q 时，ρ一定。
①恒压
例：可逆反应2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在容积固定的密闭容器中进行，混合气体的密度不再改变的状态， (填“能”或“不能”)作为达到平衡状态的标志。
不能
问题1：在化工生产中，利用化学反应时，我们的期望是什么？
促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。
问题2：如何促进有利的化学反应？
提高反应速率；提高反应物的转化率，即原料的利用率。
问题3：如何抑制有害的化学反应？
降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生。
结合教材P48以工业合成氨气为例，回答化工生产中反应条件如何调控？从速率和平衡的角度分析，工业上为什么通常采用400~500℃，10~30 Mpa条件合成氨气？
工业合成氨
温度低，反应速率小，氨的产率高
压强大，反应速率大，氨的产率高，对动力与生产设备要求高
使用催化剂能很大程度加快反应速率
综合考虑
采用条件
温度400~500℃
压强10~30 Mpa
使用催化剂
高温、高压
催化剂
N2 + 3H2 2NH3
化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
思考并讨论：为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧
反应的条件？
燃料状态：
粉末状(接触面积大)
空气用量：
适当过量的空气(充分燃烧)
炉膛材料：
保温隔热材料(防止热量散失)
烟道废气中的热能：
循环利用(提高热能的利用率)
课堂练习：
1. 下列反应，不属于可逆反应的是( )
A. 氯气与水反应生成盐酸与次氯酸
B. N2与H2在一定条件下可以生成NH3，同时NH3又可分解为
N2和H2
C. 水的生成与电解
D. CO2溶于水和H2CO3分解
C
2. 化学平衡研究的对象( )
A. 不可逆反应
B. 可逆反应
C. 氧化还原反应
D. 所有化学反应
B
3. 对于可逆反应M + N Q 达到平衡时，下列说法正确的是( )
A. M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B. M、N全部变成了Q
C. 反应物和混合物的浓度保持不变
D. 反应已经停止
C
4. 在一定条件下，某容器充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是( )
A. 开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B. 随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零
C. 随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定
D. 随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定
B
5. 可逆反应达到平衡的重要特征( )
A. 反应停止了
B. 正、逆反应速率都为零
C. 反应物和生成物的浓度相等
D. 正、逆反应的速率相等
D

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